基于可调整电池组串联结构的低压电源对高压电池组充电控制电路制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种基于可调整电池组串联结构的低压电源对高压电池组充电控制电路，该电路设计可通过控制电流的导通路径对每个单体电池(或单体电池组)进行充电控制，可根据低压电源的电压值任意动态选择若干单体电池(或单体电池组)串联加入充电回路，实现低压电源对高压电池组进行充电。对未加入串联母线的单体电池(或单体电池组)，可实现与充电电流大小相同的主动均衡能力。通过动态控制，电池组中的每个单体电池(或单体电池组)都能够达到充分充电。

Charging Control Circuit of High Voltage Battery Group Based on Low Voltage Power Supply with Adjustable Battery Group Series Structure

The utility model discloses a charging control circuit for high voltage batteries based on a series structure of adjustable battery packs. The circuit design can charge each single battery (or single battery pack) by controlling the conduction path of current, and can dynamically select several single batteries (or single battery pack) to join the charging circuit in series according to the voltage value of low voltage power supply. Realize the charging of high voltage battery pack by low voltage power supply. For single batteries (or single batteries) without series bus, the active equalization capability is the same as that of charging current. Through dynamic control, each single battery (or single battery) in the battery pack can be fully charged.

【技术实现步骤摘要】
基于可调整电池组串联结构的低压电源对高压电池组充电控制电路
本技术涉及电池领域。
技术介绍
新能源技术快速发展，特别是锂电池在后备储能和电动汽车等领域的广泛应用，对关键的电池储能和电池管理技术提出更高要求，需要提升对电池组充电的有效性和均衡能力，使电池组的储能特性发挥到最佳。特别是高压电池组的使用，需要有效解决高电压充电的使用安全问题。同时需要降低高压充电设备的硬件成本，使新能源电池技术能够得到更广泛的推广和应用。电池组包技术对单体电池的一致性具有较高要求，否则因电池一致性问题严重影响电池组整体性能的发挥。但受电池技术限制，需要通过更好的电池管理技术解决电池一致性问题，降低电池组包对单体电池的一致性要求。目前的被动均衡和主动均衡技术均存在效率低，实际应用效果不理想等问题。特别是主动均衡技术，包括电容飞度法、电压转换法，电路极为复杂、硬件体积大、应用成本高等缺陷。需要有更好的电池管理技术提升应用水平。整个电池组的性能受制于单体电池失效或质量问题的影响。需要有更好的电池管理技术提高电池应用的可靠性和安全性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是实现一种可调整电池组串联结构，具备电池保护和主动均衡功能的低压电源对高压电池组充电控制电路。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：基于可调整电池组串联结构的低压电源对高压电池组充电控制电路，电池组包括电池单元和电池管理单元，每个所述电池单元的正极连接正极输入端，负极连接负极输入端，相邻电池单元的正极输入端连接相邻电池单元的负极输入端构成串联的电池组，每个所述电池单元的正极输入端和负极输入端之间通过第二开关元件连接，所述正极输入端与电池单元正极或者负极输入端与电池单元负极之间设有第一开关元件，位于所述电池组首尾位置的电池单元的正极输入端和负极输入端作为电池组的充电接口，每个所述电池单元均连接有电压和电量采集单元，所述电压和电量采集单元输出所采集的信号至电池管理单元，所述电池管理单元输出控制信号至每个电池单元的第一开关元件和第二开关元件。当电池单元的第一开关元件断开、第二开关元件闭合时，该电池单元从电池组中分离，当电池单元的第一开关元件闭合、第二开关元件断开时，该电池单元接入到电池组中。所述充电接口设有充电电压采集单元，所述充电电压采集单元输出电压信号至电池管理单元。基于低压电源对高压电池组充电控制电路的控制方法:开始充电时，获取充电接口的输入电压；若输出电压值大于安全值上限则报警，若位于安全值上限和安全值下限之间，则开始为全部电池单元充电，若低于安全值下限则分批次为电池单元充电。充电状态的电池单元的第一开关元件闭合、第二开关元件断开，非充电状态的电池单元的第一开关元件断开、第二开关元件闭合。若充电接口的输入电压低于安全值下限，则根据当前充电接口的输入电压比对预存表格，获取每批次参与充电的电池单元数量，充电过程中，若当前参与充电的某一个或多个电池单元电量充满，则断开已经充满电的电池单元的开关元件，并加入尚未充满电的电池单元参与充电，使当前参与充电的电池单元数量与查表获得的数值相同，直至所有电池单元均充满电。本技术可调整电池组串联结构，具备电池保护和主动均衡功能的低压电源对高压电池组充电控制电路。该电路设计可通过控制电流的导通路径对每个单体电池(或单体电池组)进行充电控制，可根据低压电源的电压值任意动态选择若干单体电池(或单体电池组)串联加入充电回路，实现低压电源对高压电池组进行充电。对未加入串联母线的单体电池(或单体电池组)，可实现与充电电流大小相同的主动均衡能力。通过动态控制，电池组中的每个单体电池(或单体电池组)都能够达到充分充电。与现有技术相比，本技术的有益效果是：充电过程根据低压电源的电压值任意动态选择若干单体电池(或单体电池组)加入串联组合，电池组的串联电压可受控调整，实现低压电源对高压电池组进行充电。可将单体电池(或单体电池组)加入串联组合，也可完全旁路出串联组合。可以控制充电电流经过或不经过任意单体电池(或单体电池组)，即可达到均衡电流等于充电电流的高效率均衡。电池组中的每个单体电池(或单体电池组)都能够达到充分充电，使电池组的储能特性发挥到最佳，且不依赖于对单体电池的一致性要求。每个单体电池(或单体电池组)仅使用两组场效应管、继电器或其它开关器件作为导通和关断控制，即可实现串入或旁路控制，电路简洁，控制简单，成本低廉。特别对单体电池(或单体电池组)发生失效或质量问题，可完全旁路在串联组合外，提供电池组应用的可靠性和安全性。附图说明下面对本技术说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：图1为基于可调整电池组串联结构的低压电源对高压电池组充电控制电路示意图；图2为基于可调整电池组串联结构的低压电源对高压电池组充电控制电路的充电状态示意图。上述图中的标记均为：具体实施方式本技术所采用的技术方案是改变现有直接将单体电池(或单体电池组)串联组合成电池组，而是通过场效应管、继电器或其它开关器件进行通断控制，将单体电池(或单体电池组)串入母线，由母线获得电池组电压。也可通过场效应管、继电器或其它开关器件进行通断控制，将该级母线导通连接，单体电池(或单体电池组)旁路出串联组合，不通过充电电流。电池组中的每个单体电池(或单体电池组)通过场效应管、继电器或其它开关器件进行通断控制，实现将单体电池(或单体电池组)串入母线，或将单体电池(或单体电池组)旁路出串联组合。单体电池(或单体电池组)的负极直接与串联母线相连，正极则通过Sx_1(第一开关元件)开关连接串联母线。Sx_1开关导通，Sx_2(第二开关元件)开关断开，则该级单体电池(或单体电池组)串入母线，参与充电。Sx_1开关断开，Sx_2开关导通，则该级单体电池(或单体电池组)旁路出串联组合，不进行充电。可调整电池组串联结构，具备电池保护和主动均衡功能的低压电源对高压电池组充电控制电路具体如下：单体电池(或单体电池组)负极直接与串联母线相连，正极不直接串联形成电池组，而是通过场效应管、继电器或其它开关器件进行通断控制，将单体电池(或单体电池组)串入母线。单体电池(或单体电池组)可通过场效应管、继电器或其它开关器件进行通断控制，将该级母线导通连接，单体电池(或单体电池组)则旁路出串联组合。充电过程根据低压电源的电压值任意动态选择若干单体电池(或单体电池组)通过场效应管、继电器或其它开关器件串入母线进行充电连接，实现低压电源对高压电池组进行充电。其它的单体电池(或单体电池组)可通过场效应管、继电器或其它开关器件将该级母线导通连接，该级电池旁路出串联组合，不通过充电电流。充电过程根据每个单体电池(或单体电池组)的电压和状态信息，实时控制调整各个单体电池(或单体电池组)串入母线充电或旁路出串联组合，实现充电保护和主动均衡。通过动态控制，电池组中的每个单体电池(或单体电池组)都能够达到充分充电。充电过程对每个单体电池(或单体电池组)的均衡电流等于充电电流。通过该技术技术，可降低对高压电池组的充电电压，达到更好的电压安全标准。通过降低充电器的输出电压，充电机的使用环境更为安全，设计复杂度和硬件成本大幅降低。通过该技术技术，可以大大降低电池组包对单体电池一致性的要求。通过该技术技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于可调整电池组串联结构的低压电源对高压电池组充电控制电路，电池组包括电池单元和电池管理单元，每个所述电池单元的正极连接正极输入端，负极连接负极输入端，相邻电池单元的正极输入端连接相邻电池单元的负极输入端构成串联的电池组，其特征在于：每个所述电池单元的正极输入端和负极输入端之间通过第二开关元件连接，所述正极输入端与电池单元正极或者负极输入端与电池单元负极之间设有第一开关元件，位于所述电池组首尾位置的电池单元的正极输入端和负极输入端作为电池组的充电接口，每个所述电池单元均连接有电压和电量采集单元，所述电压和电量采集单元输出所采集的信号至电池管理单元，所述电池管理单元输出控制信号至每个电池单元的第一开关元件和第二开关元件。

【技术特征摘要】
1.基于可调整电池组串联结构的低压电源对高压电池组充电控制电路，电池组包括电池单元和电池管理单元，每个所述电池单元的正极连接正极输入端，负极连接负极输入端，相邻电池单元的正极输入端连接相邻电池单元的负极输入端构成串联的电池组，其特征在于：每个所述电池单元的正极输入端和负极输入端之间通过第二开关元件连接，所述正极输入端与电池单元正极或者负极输入端与电池单元负极之间设有第一开关元件，位于所述电池组首尾位置的电池单元的正极输入端和负极输入端作为电池组的充电接口，每个所述电池单元均连接有电压和电量采集单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，
申请(专利权)人：李勇，
类型：新型
国别省市：安徽,34